其中:Fc:波導(dǎo)截止頻率
F1: 掃頻起始頻率(單位 Hz)
F2: 掃頻截止頻率(單位 Hz)
2、測(cè) 量 盲 區(qū)
FDR 無(wú)測(cè)量盲區(qū)。
TDR 的測(cè)量盲區(qū)取決于激勵(lì)信號(hào)的上升沿或下降沿寬度。
由于上升沿或下降沿寬度的存在使得TDR會(huì)產(chǎn)生測(cè)量盲區(qū),從而當(dāng)傳輸線較短或故障點(diǎn)距離信號(hào)源較近時(shí),無(wú)法得到準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果。
以電磁波在聚乙烯絕緣電纜中的傳播速度=1.98 × 10^8為例,不同邊沿寬度信號(hào)的近似測(cè)量盲區(qū)如下表所示:
表2:邊沿寬度以及其相應(yīng)的測(cè)量盲區(qū)
3、測(cè) 量 精 度
時(shí)基因素
TDR 技術(shù)的測(cè)量精度可以表示為:
TDR 技術(shù)的測(cè)量精度依賴于對(duì)傳播速度的確定,和對(duì)反射波波前到達(dá)時(shí)刻的識(shí)別。傳輸線是有損傳輸線,脈沖波形在傳播過(guò)程中會(huì)發(fā)生衰減。而因?yàn)槊}沖波形中含有多種頻率成份,不同頻率成份衰減程度不同,頻率越高,其衰減也越嚴(yán)重。這種特性使得反射脈沖發(fā)生波形畸變,難以精確測(cè)量發(fā)射脈沖與反射脈沖間的時(shí)間間隔。
FDR 技術(shù)的測(cè)量精度可以表示為:
信噪比因素
TDR 技術(shù),使用寬帶接收機(jī)來(lái)測(cè)量反射信號(hào),因此接收噪聲大。
FDR技術(shù),使用下變頻技術(shù),采用窄帶接收機(jī)來(lái)測(cè)量反射信號(hào)。在測(cè)量各個(gè)離散頻率點(diǎn) CW波的頻率響應(yīng)時(shí),利用可選帶寬的IF BW濾波器,實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)量信號(hào)的窄帶接收和分析,可以顯著降低系統(tǒng)的噪聲電平,這樣就使得 FDR儀表的信噪比大為改善,因而較之TDR 有更好的測(cè)量精度和動(dòng)態(tài)范圍。例如:RIGOL頻譜儀的VNA功能,最小可選擇的IF BW為 1kHz。
此外,TDR激勵(lì)信號(hào)的頻譜幅度在高頻段有明顯衰減,因此高頻段的測(cè)量精度也有明顯下降,如下圖所示:
圖3 TDR與FDR激勵(lì)信號(hào)功率譜密度對(duì)比
TDR優(yōu)化技術(shù)
1、提高精度的測(cè)量技巧
當(dāng)使用脈沖激勵(lì)信號(hào)時(shí),脈沖寬度越寬,所攜帶的能量就越大,能夠測(cè)量的傳輸線長(zhǎng)度就越長(zhǎng)。同時(shí),脈沖的上升沿寬度又決定了盲區(qū)的大小,因此提高測(cè)量精度的技巧是采用快速邊沿變化脈沖,以及采用高速采樣技術(shù)。
2、信號(hào)處理技術(shù)
測(cè)量精度依賴于對(duì)反射波波前到達(dá)時(shí)刻的識(shí)別。當(dāng)前應(yīng)用的反射波波前的識(shí)別方法仍然不完善,為提高對(duì)反射波波前的識(shí)別能力,需借助數(shù)學(xué)方法對(duì)反射波進(jìn)行信號(hào)處理。常見(jiàn)的提取反射波波前到達(dá)時(shí)刻的方法有閾值法、多項(xiàng)式擬合法、質(zhì)心法、相關(guān)法、求導(dǎo)數(shù)法、匹配濾波器法和小波變換等。
FDR優(yōu)化技術(shù)
1、提高精度的測(cè)量技巧
選擇掃頻范圍和故障分辨率
設(shè)置起始頻率、終止頻率,分別記為F1、F2,單位Hz(赫茲)。按照被測(cè)件的有效頻率工作范圍,盡可能選擇大的頻率范圍,因?yàn)轭l率范圍越大,故障分辨率將越細(xì)。